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1、第 3 章 基因的本質 第 1 節(jié) DNA 是主要的遺傳物質 學 習 目 標 思 維 脈 絡 1 . 說出對遺傳物質的 早期推測。 2 . 分析肺炎雙球菌的 轉化實驗的過程及結 論。 3 . 分析噬菌體侵染細 菌實驗的方法、過程 及結論。 4 . 說明 DNA 是主要 遺傳物質的原因。 一 二 三 四 一、對遺傳物質的早期推測 一 二 三 四 二、肺炎雙球菌的轉化實驗 一 二 三 四 一 二 三 四 三、噬菌體侵染細菌的實驗 一 二 三 四 四、 DNA 是主要的遺傳物質 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 肺炎雙球菌的轉化實驗 肺炎雙球菌的體外轉化實驗和體內(nèi)轉化實驗的區(qū)別有哪些 ? 請回

2、答下列問題。 1.格里菲思的體內(nèi)轉化實驗能否證明 DNA是遺傳物質 ? 答案： 不能。只能證明 S型細菌含有使 R型活細菌轉化為有毒 性的 S型活細菌的轉化因子。 2.請分析格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗和艾弗里轉化實驗的 關系。 答案： 肺炎雙球菌的轉化實驗包括格里菲思的體內(nèi)轉化實驗和 艾弗里的體外轉化實驗 ,其中格里菲思的實驗證明了 S型細菌體內(nèi) 含有使 R型活細菌轉化為 S型活細菌的轉化因子 ,但并沒有證明轉 化因子是哪種物質。艾弗里的實驗則證明了轉化因子是 S型細菌 體內(nèi)的 DNA。前者是后者的基礎。 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 1.體內(nèi)轉化實驗和體外轉化實驗的對比 體內(nèi)轉化

3、實驗 體外轉化實驗 實驗者 格里菲思 艾弗里 培養(yǎng) 細菌 用小鼠 ( 體內(nèi) ) 用培養(yǎng)基 ( 體外 ) 實驗 原則 R 型細菌與 S 型細菌的毒性 對照 S 型細菌各成分作用的相互 對照 實驗 結果 加熱殺死的 S 型細菌能使 R 型細菌轉化為 S 型細菌 S 型細菌的 DNA 使 R 型細 菌轉化為 S 型細菌 實驗 結論 S 型細菌體內(nèi)有 “ 轉化因子 ” S 型細菌的 DNA 是遺傳物質 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 體內(nèi)轉化實驗 體外轉化實驗 聯(lián)系 所用材料相同 , 都是肺炎雙球菌 (R 型和 S 型 ); 體內(nèi)轉化實驗是基礎 , 僅說明 S 型細菌體內(nèi)有 “ 轉化因 子 ”

4、 , 體外轉化實驗進一步證明 “ 轉化因子 ” 是 D N A ; 兩實 驗都遵循對照原則、單一變量原則 2.S型菌和 R型菌轉化的實質 (1)加熱殺死 S型細菌的過程中 ,其蛋白質變性失活 ,但是其內(nèi)部的 DNA在加熱結束后 ,隨溫度的降低又逐漸恢復活性。 (2)肺炎雙球菌轉化作用的實質是外源 DNA與受體細胞 DNA之 間的重組 ,使受體細胞獲得了新的遺傳信息。 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 噬菌體侵染細菌的實驗 噬菌體侵染細菌的實驗中有哪些需要注意的問題 ? 嘗試完成下列問題。 (1)噬菌體侵染細菌的實驗中用 32P和 35S同時標記噬菌體 ,能否判 斷蛋白質是遺傳物質 ,還是

5、 DNA是遺傳物質 ? 答案： 不能。如果同時用 32P和 35S標記噬菌體 ,在上清液和沉淀 物中都能檢測到放射性 ,不能形成對照 ,無法判斷是哪種成分侵入 了大腸桿菌。 (2)離心后沉淀物與上清液各有什么成分 ? 答案： 離心后沉淀物中有被感染的大腸桿菌 ,上清液中有重量較 輕的噬菌體顆粒。 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 (3)完成下表中不同情況下實驗的結果分析 (4)艾弗里的肺炎雙球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗能否 證明 DNA是主要的遺傳物質 ? 答案： 不能。兩個實驗均只能證明 DNA是遺傳物質。 標記元素 放射性存在部位 結果分析 35 S 主要是 上清液 噬菌體的蛋

6、白質外殼未進入大腸桿菌 32 P 主要是 沉淀物 噬菌體的 DNA 進入大腸桿菌 ,D N A 是遺傳物質 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 1.噬菌體侵染細菌的實驗結果中放射性物質的分析 (1)用 32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌時 ,理論上講 ,32P標記的 DNA 全部存在于沉淀物中 ,上清液的放射性為 0;實際上 ,上清液中有少量 放射性 ,原因有以下兩種。 原因 分析 保溫時 間過短 部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi) , 經(jīng)離心后分布 于上清液中 , 使上清液出現(xiàn)放射性 保溫時 間過長 噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代噬菌體 , 經(jīng)離心后 分布于上清液 , 也會使上清液出現(xiàn)放射

7、性 (2)用 35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時 ,沉淀物中也有少量放射 性的原因 :由于攪拌不充分 ,有少量 35S 標記的噬菌體蛋白質外殼吸 附在細菌表面 ,隨細菌離心到沉淀物中 ,使沉淀物中出現(xiàn)少量的放 射性。 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 2.肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較 (1)設計思路 肺炎雙球菌體外轉化實驗 噬菌體侵染細菌實驗 思路相同 設法將 DNA 與其他物質分開 , 單獨、直接地研究它們 各自不同的遺傳功能 處理方 式區(qū)別 直接分離 : 分離 S 型細菌的 D N A 、多糖、蛋白質等 , 分 別與 R 型細菌混合培養(yǎng) 同位素標記法 : 分別標記

8、DNA 和蛋白質的特殊元 素 ( 32 P 和 35 S) 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 (2)對照實驗 肺炎雙球菌轉化實驗中的相互對照 S 型 細 菌 D NA 蛋白質 多糖 D NA 水解物 +R 型 細 菌 a . D NA 是遺傳物質 b . 蛋白質、多糖不是遺 傳物質 c . D NA 水解物也不是 遺傳物質 探究點一 探究點二 問題導引 歸納提升 噬菌體侵染細菌實驗中的相互對照 (3)實驗結論 肺炎雙球菌體外轉化實驗的結論 :證明 DNA是遺傳物質 ,蛋白 質不是遺傳物質。 噬菌體侵染細菌實驗的結論 :證明 DNA是遺傳物質 ,不能證明 蛋白質不是遺傳物質。 類型一 類型

9、二 類型三 類型一 肺炎雙球菌的轉化實驗 例 1艾弗里和同事用 R型和 S型肺炎雙球菌進行實驗 ,結果如下表。 從表可知 ( ) 實驗組號 接種菌型 加入 S 型菌物質 培養(yǎng)皿長菌情況 R 蛋白質 R 型 R 莢膜多糖 R 型 R D N A R 型、 S 型 R D N A ( 經(jīng) D N A 酶 處理 ) R 型 A. 不能證明 S型菌的蛋白質不是轉化因子 B. 說明 S型菌的莢膜多糖有酶活性 C. 和 說明 S型菌的 DNA是轉化因子 D. 說明 DNA是主要的遺傳物質 類型一 類型二 類型三 解析： 中 R型菌中加入 S型菌的蛋白質 ,培養(yǎng)皿中沒有 S型菌生 長 ,證明蛋白質不是轉化因

10、子 ; 中加入 S型菌的莢膜多糖 ,培養(yǎng)皿中 沒有 S型菌生長 ,證明莢膜多糖不是轉化因子 ; 中加入 DNA,培養(yǎng) 皿中長出了 S型菌 ,證明 DNA是轉化因子 ; 中加入經(jīng) DNA酶處理的 DNA,DNA酶分解 DNA,培養(yǎng)皿中無 S型菌生長 ,進一步證明 DNA是 轉化因子。 說明 DNA是遺傳物質 ,但不能說明其是主要的遺 傳物質。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型二 噬菌體侵染細菌的實驗 例 2導學號 52240025用 32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌 ,經(jīng)培養(yǎng)、 攪拌、離心、檢測 ,上清液的放射性占 10%,沉淀物的放射性占 90%。 上清液帶有放射性的原因可能是 ( )

11、A.離心時間過長 ,上清液中析出較重的大腸桿菌 B.攪拌不充分 ,吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細菌分離 C.噬菌體侵染大腸桿菌后 ,大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體 D.32P標記了噬菌體蛋白質外殼 ,離心后存在于上清液中 類型一 類型二 類型三 解析： 噬菌體侵染大腸桿菌時 ,經(jīng)過攪拌、離心 ,上清液含較輕 的噬菌體 ,沉淀物含被侵染的大腸桿菌 ,A項錯誤 ;攪拌不充分 ,噬菌 體與細菌未分離 ,放射性應出現(xiàn)在沉淀物中 ,B項錯誤 ;32P標記的是 噬菌體的 DNA,噬菌體侵染大腸桿菌時注入自身的 DNA,子代噬菌 體的 DNA會含 32P,上清液帶有放射性的原因可能是噬菌體侵染大 腸桿菌后 ,

12、大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體 ,C項正確、 D項錯誤。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型三 生物的遺傳物質 例 3下列有關核酸與遺傳物質關系的敘述 ,不正確的是 ( ) A.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質 B.有的生物的遺傳物質是 RNA C.在真核生物中 ,DNA和 RNA都是遺傳物質 ,其中 DNA是主要的 遺傳物質 D.核酸是所有生物的遺傳物質 ,其中 DNA是主要的遺傳物質 解析： 就整個生物界而言 ,絕大多數(shù)生物的遺傳物質是 DNA,所 以說 DNA是主要的遺傳物質。就某種生物而言 ,其遺傳物質是 DNA或 RNA。如原核生物和真核生物中雖然既有 DNA,又有 RNA, 但只

13、有 DNA是遺傳物質 ;而有的病毒 (如噬菌體 )的遺傳物質是 DNA, 有的病毒 (少數(shù) ,如煙草花葉病毒 )的遺傳物質是 RNA。總之 ,核酸是 一切生物的遺傳物質。 答案： C 類型一 類型二 類型三 類型一 類型二 類型三 1 2 3 4 5 1.肺炎雙球菌的轉化實驗中 ,將加熱殺死的有毒的 S型細菌和無毒 的 R型細菌混合后注入小鼠體內(nèi) ,結果在小鼠體內(nèi)找到了下列哪種 類型的細菌 ? ( ) A.有毒的 S型細菌 B.有毒的 R型細菌 C.無毒的 S型細菌 D.有毒的 S型細菌和無毒的 R型細菌 答案： D 1 2 3 4 5 2.在肺炎雙球菌的轉化實驗中 ,在培養(yǎng)有 R型細菌的 1

14、、 2、 3、 4四 支試管中 ,依次分別加入從 S型活細菌中提取的 DNA、 DNA和 DNA 酶、蛋白質、多糖 ,經(jīng)過培養(yǎng) ,檢查結果發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)仍然有 R型細菌 的是 ( ) A.3和 4 B.1、 3和 4 C.2、 3和 4 D.1、 2、 3和 4 解析： 2、 3、 4三支試管內(nèi)的 R型細菌因為沒有 S型細菌的 DNA,所 以都不會發(fā)生轉化。 1號試管因為有 S型細菌的 DNA,所以會使 R型 細菌發(fā)生轉化 ,但是發(fā)生轉化的 R型細菌只是一部分 ,故試管內(nèi)仍然 有 R型細菌存在。 答案： D 1 2 3 4 5 3.為研究噬菌體侵染細菌的詳細過程 ,你認為同位素標記的方案應 為 (

15、 ) A.用 14C或 3H培養(yǎng)噬菌體 ,再去侵染細菌 B.用 18O或 32P培養(yǎng)噬菌體 ,再去侵染細菌 C.將一組噬菌體用 32P和 35S標記 D.一組用 32P標記 DNA,另一組用 35S標記蛋白質外殼 解析： 用 32P和 35S分別標記噬菌體的 DNA和蛋白質外殼 ,35S僅存于 噬菌體的蛋白質外殼中 ,32P僅存在于噬菌體的 DNA中 ,而 14C、 18O 和 3H在蛋白質和 DNA中都含有 ,無法區(qū)別是哪一種成分發(fā)揮作用 , 同時用 32P、 35S標記噬菌體 ,DNA和蛋白質都有放射性 ,也無法判斷 是哪一種成分發(fā)揮作用。 答案： D 1 2 3 4 5 4.導學號 52

16、240026下圖所示為同位素 32P、 35S分別標記 DNA和蛋 白質的噬菌體侵染細菌 (未標記 )的實驗 ,侵染后產(chǎn)生的子噬菌體的 DNA分子和蛋白質分子應含有的元素分別是 ( ) A.31P、 32P;32S B.31P、 32P;35S C.31P、 32P;32S、 35S D.32P;32S、 35S 解析： DNA的復制方式為半保留復制 ,子噬菌體的 DNA中含有 31P 和 32P,而合成蛋白質外殼所用原料由細菌提供 ,不會含有 35S。 答案： A 1 2 3 4 5 5.甲、乙兩種不同的 RNA病毒 ,經(jīng)病毒重建形成 “雜交病毒 ”丙 ,用丙 病毒侵染植物細胞 ,在植物細胞內(nèi)產(chǎn)生的新一代病毒可表示為 ( ) 解析： “雜交病毒 ”丙的蛋白質外殼來自甲病毒 ,核酸來自于乙病毒。 丙在侵染植物細胞時 ,蛋白質外殼留在細胞外 ,只有核酸進入植物 細胞 ,指導合成相應的蛋白質。因此乙病毒的核酸在植物細胞內(nèi)可 以大量地指導合成乙病毒。 答案： D